轴向叠层回流泵送槽干气密封泄漏特性及其参数影响研究

为改善干气密封低速动压弱不易成膜以及高速膜厚大易泄漏的问题,在动环内部设置泵出槽并通过导流孔与端面泵入槽相连通,提出了1种轴向叠层回流泵送槽(简称:叠层泵出槽)干气密封新结构.基于ANSYS Fluent商用软件模拟获得了干气密封的流场和稳态性能,对比研究了叠层泵出槽、经典螺旋槽和人字槽干气密封的稳态性能,研究了叠层泵出槽干气密封泄漏率和回流量与转速、外腔压力以及气膜厚度之间的定性影响规律和定量关联模型,探讨了叠层泵出槽结构中的关键结构参数及其优选值.结果表明:相较于经典螺旋槽干气密封,叠层泵出槽干气密封零速时开启力提高5%,高速时泄漏率降低35%,其开启力对转速变化不敏感,泄漏率随转速增大而略有下降,是1种具有低速高承载及高速低泄漏优异特性和适用于高转速且小膜厚条件下的密封结构,叠层泵出槽的回流泵送能力受到转速、外腔压力和气膜厚度三者的综合影响,且主要受到泵出槽深度、螺旋角和导流孔径向位置的影响,当槽深0.1 mm<h_(r)<0.4 mm、螺旋角10°<α<20°和导流孔径向位置0.11<R<0.23时,该型式密封具有良好的回流泵送能力和较低的泄漏率.